5 сентября 2022 года солнечный зонд НАСА «Паркер» изящно пролетел мимо одного из самых мощных корональных выбросов массы (CME) в истории — это не только впечатляющий инженерный подвиг, но и крупный прогресс для научного сообщества.
Недавно солнечный зонд НАСА «Паркер» прошел через самую мощную коллекцию частиц в истории, предоставив ключевое понимание 20-летних теорий о том, как частицы взаимодействуют с межпланетной пылью. Это взаимодействие влияет на прогнозы космической погоды и имеет решающее значение для технологий здесь, на Земле. Источник изображения: NASAGSFC/CIL/BrianMonroe.
Путешествие Паркера через корональный выброс массы помогло доказать 20-летнюю теорию о том, что взаимодействие корональных выбросов массы с межпланетной пылью имеет важные последствия для прогнозов космической погоды. Результаты были недавно опубликованы в The Astrophysical Journal.
В статье 2003 года предполагалось, что КВМ могут взаимодействовать с межпланетной пылью, вращающейся вокруг звезды, и даже вытягивать пыль с орбиты. Скопления радиоактивных частиц, гигантские извержения внешней атмосферы Солнца или короны способствуют формированию космической погоды, которая может поставить под угрозу спутники, помешать работе коммуникационных и навигационных технологий и даже парализовать энергосистему Земли. Более глубокое понимание того, как эти события взаимодействуют с межпланетной пылью, может помочь ученым лучше предсказать, как быстро КВМ перемещаются от Солнца к Земле, и предсказать, когда Земля подвергнется воздействию КВМ.
Паркер впервые наблюдал это явление.
«Взаимодействие между КВМ и пылью обсуждалось в течение двух десятилетий, но не наблюдалось до тех пор, пока солнечный зонд Паркер не заметил КВМ, которые действуют как пылесосы, убирающие пыль на своем пути», — сказал ведущий автор Гильермо Стенборг, астрофизик из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса (APL) в Лорел, штат Мэриленд, которая построила и эксплуатирует космический корабль.
Межпланетная пыль состоит из мельчайших частиц астероидов, комет и даже планет и встречается по всей Солнечной системе. Одним из проявлений межпланетных пылевых облаков является слабое свечение, называемое зодиакальным, которое иногда можно увидеть перед восходом или после захода солнца.
КВМ переместил эту пыль примерно на 6 миллионов миль от Солнца – примерно на одну шестую расстояния между Солнцем и Меркурием – но она почти сразу же пополнилась межпланетной пылью, плавающей вокруг Солнечной системы.
Наблюдения Паркера на месте имели решающее значение для этого открытия, поскольку наблюдение за динамикой пыли после КВМ на расстоянии является сложной задачей. По мнению исследователей, наблюдения Паркера также могут дать представление о явлениях, связанных с нижними уровнями короны, таких как затемнение короны, вызванное областями с низкой плотностью короны, явление, которое часто возникает после вспышек CME.
5 сентября 2022 года камера широкого поля солнечного зонда Parker Solar Probe (WISPR) наблюдала, как космический корабль проходит через гигантский корональный выброс массы. Корональные выбросы массы — это гигантские выбросы плазмы и энергии солнечной короны, которые являются движущей силой космической погоды. Источник: НАСА/Johns Hopkins APL/Военно-морская исследовательская лаборатория.
Ученые заметили, что взаимодействие между КВМ и пылью проявляется в уменьшении яркости на изображениях, полученных камерой Wide Field Imager for Solar Probe (WISPR) компании Parker. Это связано с тем, что межпланетная пыль отражает свет, усиливая яркость везде, где присутствует пыль.
Чтобы обнаружить это уменьшение яркости, команде пришлось вычислить среднюю фоновую яркость изображений WISPR на нескольких аналогичных орбитах, отсеивая нормальные изменения яркости из-за линий тока Солнца и других изменений в короне.
«Паркер четыре раза облетел вокруг Солнца на одном и том же расстоянии, что позволяет нам хорошо сравнивать данные за один раз», — сказал Штернберг. «Устранив изменения яркости, вызванные движением короны и другими явлениями, мы смогли изолировать изменения, вызванные истощением пыли».
Поскольку ученые наблюдали этот эффект только во время события 5 сентября, Стенборг и его команда пришли к выводу, что истощение пыли может произойти только в самых мощных КВМ.
Однако изучение физики, лежащей в основе этого взаимодействия, может иметь значение для прогнозов космической погоды. Ученые только начинают понимать, как межпланетная пыль влияет на форму и скорость КВМ. Однако необходимы дополнительные исследования, чтобы лучше понять эти взаимодействия.
Паркер завершил свой шестой облет Венеры, и во время следующих пяти сближений он будет использовать гравитацию Венеры, чтобы приблизиться к Солнцу. Это происходит, когда само Солнце приближается к солнечному максимуму, периоду наибольшего количества солнечных пятен и солнечной активности в 11-летнем цикле Солнца. По мере увеличения солнечной активности ученые надеются получить возможность увидеть больше этих редких явлений и изучить, как они могут повлиять на окружающую среду Земли и межпланетную среду.